純電動汽車

       純電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。由于對環境影響相對傳統汽車較小，其前景被廣泛看好，即便當前技術尚未完全成熟。

概述

       純電動汽車(Battery Electric Vehicle ,簡稱BEV)，它是完全由可充電電池（如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池）提供動力源的汽車。雖然它已有186年的悠久歷史，但一直僅限于某些特定范圍內應用，市場較小。主要原因是由于各種類別的蓄電池，普遍存在價格高、壽命短、外形尺寸和重量大、充電時間長等。

主要結構

組成

       電動汽車的組成包括：電力驅動及控制系統、驅動力傳動等機械系統、完成既定任務的工作裝置等。電力驅動及控制系統是電動汽車的核心，也是區別于內燃機汽車的最大不同點。電力驅動及控制系統由驅動電動機、電源和電動機的調速控制裝置等組成。電動汽車的其他裝置基本與內燃機汽車相同。

電源

       為電動汽車的驅動電動機提供電能，電動機將電源的電能轉化為機械能。應用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池，但隨著電動汽車技術的發展，鉛酸蓄電池由于能量低，充電速度慢，壽命短，逐漸被其他蓄電池所取代。正在發展的電源主要有鈉硫電池、鎳鎘電池、鋰電池、燃料電池等，這些新型電源的應用，為電動汽車的發展開辟了廣闊的前景。

驅動電動機

       驅動電動機的作用是將電源的電能轉化為機械能，通過傳動裝置或直接驅動車輪的工作裝置。但直流電動機由于存在換向火花，功率小、效率低，維護保養工作量大；隨著電機控制技術的發展，勢必逐漸被直流無刷電動機（BLDCM）、開關磁阻電動機（SRM）和交流異步電動機所取代，如無外殼盤式軸向磁場直流串勵電動機。

調速控制裝置

       電動機調速控制裝置是為電動汽車的變速和方向變換等設置的，其作用是控制電動機的電壓或電流，完成電動機的驅動轉矩和旋轉方向的控制。

       早期的電動汽車上，直流電動機的調速采用串接電阻或改變電動機磁場線圈的匝數來實現。因其調速是有級的，且會產生附加的能量消耗或使用電動機的結構復雜，現已很少采用。應用較廣泛的是晶閘管斬波調速，通過均勻地改變電動機的端電壓，控制電動機的電流，來實現電動機的無級調速。在電子電力技術的不斷發展中，它也逐漸被其他電力晶體管（入GTO、MOSFET、BTR及IGBT等）斬波調速裝置所取代。從技術的發展來看，伴隨著新型驅動電機的應用，電動汽車的調速控制轉變為直流逆變技術的應用，將成為必然的趨勢。

       在驅動電動機的旋向變換控制中，直流電動機依靠接觸器改變電樞或磁場的電流方向，實現電動機的旋向變換，這使得電路復雜、可靠性降低。當采用交流異步電動機驅動時，電動機轉向的改變只需變換磁場三相電流的相序即可，可使控制電路簡化。此外，采用交流電動機及其變頻調速控制技術，使電動汽車的制動能量回收控制更加方便，控制電路更加簡單。

傳動裝置

       電動汽車傳動裝置的作用是將電動機的驅動轉矩傳給汽車的驅動軸，當采用電動輪驅動時，傳動裝置的多數部件常?？梢院雎?。因為電動機可以帶負載啟動，所以電動汽車上無需傳統內燃機汽車的離合器。因為驅動電機的旋向可以通過電路控制實現變換，所以電動汽車無需內燃機汽車變速器中的倒檔。當采用電動機無級調速控制時，電動汽車可以忽略傳統汽車的變速器。在采用電動輪驅動時，電動汽車也可以省略傳統內燃機汽車傳動系統的差速器。

行駛裝置

       行駛裝置的作用是將電動機的驅動力矩通過車輪變成對地面的作用力，驅動車輪行走。它同其他汽車的構成是相同的，由車輪、輪胎和懸架等組成。

轉向裝置

       轉向裝置是為實現汽車的轉彎而設置的，由轉向機、方向盤、轉向機構和轉向輪等組成。作用在方向盤上的控制力，通過轉向機和轉向機構使轉向輪偏轉一定的角度，實現汽車的轉向。多數電動汽車為前輪轉向，工業中用的電動叉車常常采用后輪轉向。電動汽車的轉向裝置有機械轉向、液壓轉向和液壓助力轉向等類型。

制動裝置

       電動汽車的制動裝置同其他汽車一樣，是為汽車減速或停車而設置的，通常由制動器及其操縱裝置組成。在電動汽車上，一般還有電磁制動裝置，它可以利用驅動電動機的控制電路實現電動機的發電運行，使減速制動時的能量轉換成對蓄電池充電的電流，從而得到再生利用。國內電動汽車在大功率載客汽車，給提供空氣制動設備有耐力NAILI滑片式空氣壓縮機，主要是壓縮空氣的制動方式。

工作裝置

       工作裝置是工業用電動汽車為完成作業要求而專門設置的，如電動叉車的起升裝置、門架、貨叉等。貨叉的起升和門架的傾斜通常由電動機驅動的液壓系統完成。

分類

       純電動汽車種類較多，通常按車輛用途、車載電源數目以及驅動系統的組成進行分類。按照用途不同分類，純電動汽車可分為電動轎車、電動貨車和電動客車三種。

       （1）電動轎車是最常見的純電動汽車。除了一些概念車，純電動轎車已經有了小批量生產，并已進入汽車市場。

       （2）電動貨車用作功率運輸的電動貨車比較少，而在礦山、工地及一些特殊場地，則早已出現了一些大噸位的純電動載貨汽車。

       （3）電動客車，純電動小客車也較少見；純電動大客車用作公共汽車，在一些城市的公交線路以及世博會、世界性的運動會上，已經有了良好的表現。

發展歷史

       早在19世紀后半葉的1873年，英國人羅伯特·戴維森（Robert Davidson）制作了世界上最初的可供實用的電動汽車。這比德國人戴姆勒（Gottlieb Daimler）和本茨（Karl Benz）發明汽油發動機汽車早了10年以上。

       戴維森發明的電動汽車是一輛載貨車，長4800mm，寬1800mm，使用鐵、鋅、汞合金與硫酸進行反應的一次電池。其后，從1880年開始，應用了可以充放電的二次電池。從一次電池發展到二次電池，這對于當時電動汽車來講是一次重大的技術變革，由此電動汽車需求量有了很大提高。在19世紀下半葉成為交通運輸的重要產品，寫下了電動汽車在人類交通史上的輝煌一頁。1890年法國和英倫敦的街道上行駛著電動大客車，當時的車用內燃機技術還相當落后，行駛里程短，故障多，維修困難，而電動汽車卻維修方便。

       在歐美，電動汽車最盛期是在19世紀末。1899年法國人考門·吉納駕駛一輛44kW雙電動機為動力的后輪驅動電動汽車，創造了時速106km的記錄。

       1900年美國制造的汽車中，電動汽車為15755輛，蒸汽機汽車1684輛，而汽油機汽車只有936輛。進入20世紀以后，由于內燃機技術的不斷進步，1908年美國福特汽車公司T型車問世，以流水線生產方式大規模批量制造汽車使汽油機汽車開始普及，致使在市場競爭中蒸汽機汽車與電動汽車由于存在著技術及經濟性能上的不足，使前者被無情的歲月淘汰，后者則呈萎縮狀態。

電池管理

       純電動汽車電池管理系統作為電池系統的重要組成部分，具有實時監控電池狀態、優化使用電池能量、延長電池壽命和保證電池的使用安全等重要作用。電池管理系統對整車的安全運行、整車控制策略的選擇、充電模式的選擇以及運營成本都有很大影響。電池管理系統無論在車輛運行過程中還是在充電過程中都要可靠地完成電池狀態的實時監控和故障診斷，并通過總線的方式告知車輛集成控制器或充電機，以便采用更加合理的控制策略，達到有效且高效使用電池的目的。

       電池管理系統采用集散式系統結構，每套電池管理系統由1臺中央控制模塊（或稱主機）和10個電池測控模塊（或稱從機）組成。電池管理系統檢測模塊安裝在電池箱前面板內；電池管理系統主控模塊安裝在車輛尾部高壓設備倉內，

       電池管理系統的功能如下：

       1.電體電池電壓的檢測

       2.電池溫度的檢測

       3.電池組工作電流的檢測

       4.絕緣電阻檢測

       5.冷卻風機控制

       6.充放電次數記錄

       7.電池組SoC的估測

       8.電池故障分析與在線報警

       9. 各箱電池充放電次數記錄

       10.各箱電池離散性評價

       11.與車載設備 通信 ，為整車控制提供必要的電池數據CAN1

       12.與車載監控設備通信，將電池信息送面板顯示CAN2

       13.與充電機通信，安全實現電池的充電RS—485

       14.有簡易的設備實現純電動汽車電池管理系統的初始化功能，能滿足電池快速更換以及電池箱重新編組的需要。

       在純電動汽車的發展過程中，充電問題一直都是消費者的一個“后顧之憂”。對于居住于城市之中的電動汽車消費者而言，建立一個私有的充電樁并非易事。首先，停車難早已成為城市發展中的一大難題，2014年，北京市機動車保有量超過500萬輛，但只有不到50%的汽車有固定停車位，停車尚且困難，建立私人充電樁更是奢侈。其次，充電樁在全功率使用時功耗十分驚人，大多數小區電網很難承受大量電動汽車同時充電，這也是很多小區拒絕私人安裝充電樁的主要理由。

       所以，在私人充電樁的全面普及還存在難度的時候，電動汽車的普及必須依仗建立大量公共充電樁，公共充電樁的普及程度將直接影響著消費者購買純電動車的熱情。

       然而，在純電動汽車市場的普及推廣還存在不少困難的時候，充電服務企業在投入充電樁建設時也有所顧忌。數據顯示，北京市共有充電站225座，合計充電樁1700多個，其中，70%是由政府連同國家電網先行投入建設。但這些已建成的充電站普遍存在盈利難的問題。記者了解到，國家電網已建成的400余座充電站幾乎全線虧損，缺乏盈利機制是最重要原因。

       有業內人士認為，充電服務收費政策能夠在一定程度上吸引社會資本進入充電服務市場，從長遠看，服務供給的增加也將有利于充電服務市場的均衡，從而推動新能源汽車的普及推廣。

       充電站之憂，既有消費者對充電不便的擔心，也有充電服務企業對生存盈利的顧慮。在純電動汽車發展的過程中，這樣的“憂”不可避免。推行收取充電服務費并非壞事，有了透明的充電服務費價格，消費者可以對電動車的使用成本有一個基本的心理預期，從而作出消費決定；對于充電服務企業，則可以刺激其投入充電站建設。只是希望在收取充電服務費后，充電站能真正將充電服務提升上去，讓電動汽車的消費者不再有后顧之憂。

優點

無污染、噪聲小

       電動汽車無內燃機汽車工作時產生的廢氣，不產生排氣污染，對環境保護和空氣的潔凈是十分有益的，幾乎是“零污染”。眾所周知，內燃機汽車廢氣中的CO、HC及NOX、微粒、臭氣等污染物形成酸雨酸霧及光化學煙霧。電動汽車無內燃機產生的噪聲，電動機的噪聲也較內燃機小。噪聲對人的聽覺、神經、心血管、消化、內分泌、免疫系統也是有危害的。

單一的電能源

       相對于混合動力汽車和燃料電池汽車，純電動汽車以電動機代替燃油機，噪音低、無污染，電動機、油料及傳動系統少占的空間和重量可用以補償電池的需求；且因使用單一的電能源，電控系統相比混合電動車大為簡化，降低了成本，也可補償電池的部分價格。

結構簡單及維修方便

       電動汽車較內燃機汽車結構簡單，運轉、傳動部件少，維修保養工作量小。當采用交流感應電動機時，電機無需保養維護，更重要的是電動汽車易操縱

能量轉換效率高

       同時可回收制動、下坡時的能量，提高能量的利用效率；

       電動汽車的研究表明，其能源效率已超過汽油機汽車。特別是在城市運行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動汽車更加適宜。電動汽車停止時不消耗電量，在制動過程中，電動機可自動轉化為發電機，實現制動減速時能量的再利用。有些研究表明，同樣的原油經過粗煉，送至電廠發電，經充入電池，再由電池驅動汽車，其能量利用效率比經過精煉變為汽油，再經汽油機驅動汽車高，因此有利于節約能源和減少二氧化碳的排量。

平抑電網的峰谷差

       可在夜間利用電網的廉價“谷電”進行充電，起到平抑電網的峰谷差的作用。

       電動汽車的應用可有效地減少對石油資源的依賴，可將有限的石油用于更重要的方面。向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽能、風力、潮汐等能源轉化。除此之外，如果夜間向蓄電池充電，還可以避開用電高峰，有利于電網均衡負荷，減少費用。